Efecto del polímero injertado sobre las propiedades mecánicas y la susceptibilidad a la biodegradación de materiales compuestos PMMA y almidón injertado / María Cristina Kantún Uicab

Tesis (Maestría en Materiales Poliméricos) .-- Centro de Investigación Científica de Yucatán, 2007.

En este trabajo, se estudió el efecto del polímero injertado sobre las propiedades de las partículas de almidón y sobre las propiedades mecánicas de los materiales compuestos con partículas injertadas y una matriz de PMMA. También se estudió la susceptibilidad de biodegradación de las partículas injertadas y de los materiales compuestos. Las partículas de almidón injertado con acrílicos [polimetilmetacrilato de metilo (PMMA), poliacrilato de butilo (PBA) y un copolímero PMMA-co-PBA] se ´ obtuvieron usando nitrato de cerio y amonio como iniciador. Mediante espectroscopía de infrarrojo y análisis termogravimétrico, se corroboró el injerto de los acrilatos sobre el almidón. La susceptibilidad de biodegradación de las partículas de almidón y las de almidón injeriado se llevó a cabo en medio líquido usando el hongo Aspergillus niger. Se necesitaron tiempos más largos de exposición al hongo para la degradación del almidón de las partículas injertadas en comparación con las partículas sin injertar. Los materiales compuestos con partículas de almidón presentaron módulos de Young más altos que la matriz de PMMA y una disminución en su resistencia a tensión con el aumento del contenido de partículas, atribuido a la pobre compatibilidad matriz-partícula. Los materiales compuestos con partículas de almidón injertado con PMMA-co-PBA mostraron una disminución del módulo a tensión, pero un incremento en la resistencia a tensión, en comparación con los materiales con el mismo contenido de partículas de almidón sin injertar, indicando una mejora en la compatibilidad pariícula-matriz debido al polímero injertado. La biodegradación de las partículas de almidón o de almidón injertado presentes en los materiales compuestos, resultó en una disminución en sus propiedades mecánicas a tensión y flexión. El mayor efecto, se observó en los materiales compuestos con partículas de almidón y de almidón injertado con PMMA-co-PBA. Los cambios en la superficie de las probetas con el 40 por ciento de partículas, observadas con el microscopio electrónico de barrido (MEB), indican que se tiene una buena accesibilidad de los microorganismos hacia las partículas de almidón o almidón injertado, las cuales actúan como fuente de carbono para el crecimiento del hongo. Sin embargo, no se tiene buena conectividad entre las partículas injertadas situadas más al centro de las probetas, como se pudo apreciar en la zona de ruptura de las mismas al ser observadas con el MEB. Se observa una mayor degradación superficial en los materiales compuestos con partículas de almidón sin injertar, observándose la formación de cavidades y orificios profundos. En la zona de ruptura se puede apreciar que la acción microbiana se realiza principalmente en los bordes de las probetas, donde ya no se aprecian gránulos. La profundidad de penetración de los hongos es mucho mayor en los materiales compuestos con almidón sin injertar. En la simulación del ataque por microorganismos mediante una hidrólisis ácida, se observó que después de 24 horas de degradación los materiales compuestos más afectados en sus propiedades mecánicas a flexión fueron los del almidón sin injertar, con una disminución del 79 por ciento del módulo de Young. Los materiales compuestos con partículas de almidón-g-PMMA y los de almidón-g-(PMMA-co- PBA) presentaron una disminución del 23 por ciento del módulo, indicando una mayor resistencia a la hidrólisis ácida. La mayor pérdida de peso con respecto al contenido inicial de almidón, se obtuvo cuando se usaron partículas de almidón sin injertar, lo que se corroboró con la morfología de la zona de ruptura de estos materiales, ya que fueron las únicas mezclas que no presentaron gránulos en dicha zona. Este comportamiento fue similar al observado durante la biodegradación de los materiales compuestos, indicando que el polímero injertado modifica la velocidad de degradación de las partículas de almidón injertado.